110kV变电站电气一次系统设计毕业设计

110kV变电站电气一次系统设计毕业设计毕业设计论文

110KV变电所电气一次部分初步设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人严肃承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导老师的指导下进行的讨论工作及取得的成果。尽我所知，除文中特殊加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的讨论成果，也不包含我为获得及其它训练机构的学位或学历而使用过的材料。对本讨论供应过关心和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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使用授权说明

本人完全了解高校关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：根据学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并供应名目检索与阅览服务；学校可以采纳影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人严肃声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行讨论所取得的讨论成果。除了文中特殊加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的讨论做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人担当。

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学位论文版权使用授权书

本学位论文完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权高校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采纳影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

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留意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文

教研室（或答辩小组）及教学系意见

名目

4.1.1短路计算的意义(19)

4.1.2短路计算的目的(20)

4.1.3短路计算的内容(20)

4.1.4短路电流采纳的假设条件和原则(20)

4.1.5图及电抗计算(20)

4.2主接线短路电流的计算(22)

5主要电气设备选择(24)

5.1高压断路器的选择(24)

5.1.1110KV(25)

5.1.235KV(25)

5.1.310KV(26)

5.2隔离开关的选择(27)

5.2.1110KV侧(27)

5.2.235KV侧(28)

5.2.310KV侧(28)

5.3母线的选择(28)

5.3.1110KV侧(29)

5.3.235KV侧(30)

5.3.310KV侧(32)

5.4绝缘子和穿墙套管的选择(33)

5.4.1110KV侧(33)

5.4.235KV侧(34)

5.4.310KV侧(34)

5.5电流互感器的配置和选择(35)

5.5.1110KV侧(35)

5.5.235KV侧(35)

5.5.310KV侧(36)

5.6.1110KV侧(36)

5.6.235KV侧(36)

5.6.310KV侧(37)

5.7各主要电气设备选择结果一览表(37)

6变电所的总体布置简图(38)

6.1设计原则与要求(38)

6.1.1总的设计原则(38)

6.1.2要求(39)

6.1.3布置及安装设计的详细要求(39)

6.26---110KV配电装置(42)

6.2.16---10KV配电装置(42)

6.2.235KV配电装置(43)

6.2.3110KV配电装置(43)

7变电所防雷爱护设计(45)

结论(47)

1绪论

1.1110KV变电所的技术背景

变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和安排电能的作用。变电站能否正常运行关系到电力系统的稳定和平安问题。而电网的稳定性、牢靠性和持续性往往取决于变电站的合理设计和配置。电气主接线是变电站设计的首要任务，也是构成电力系统的重要环节。电气主接线的拟订直接关系着全站电气设备的选择、配电装置的布置、继电爱护和自动装置的确定，是变电站电气部分投资大小的打算性因素。

本次设计为110KV变电站电气一次部分初步设计，分为设计说明书、设计计算书、设计图纸等。所设计的内容力求概念清楚，层次分明。本文是在XXX教授的细心指导下完成的。XXX老师治学严谨、学问广博、擅长捕获新事物，新的讨论方向。在毕业设计期间XXX老师在设计选题和设计思路上给了我许多指导和关心。XXX老师循循善诱的教学方法、热忱待人的处事方式、一丝不苟的治学态度、对同学严格要求的敬业精神给我留下了很深的印象。在此，我向恩师致以最崇高的敬意和最真诚的感谢！

本设计110KV变电所电气一次部分设计，其原始资料如下：

（1）．变电站类型：110KV降压变电所，电压等级：110/35/10KV；

（2）．出线回路数：

110KV侧2回（架空线）LGJ-185/30km

35KV侧4回（架空线）

10KV侧10回（电缆）

（3）．负荷状况

35KV侧：最大20MW，最小15MW，Tmax=5300h，cosφ=0.85

10KV侧：最大30MW，最小15MW，Tmax=5200h，cosφ=0.80（4）.系统状况：

（1）系统经双回线（LGJ-185/30km）给变电所供电。

（2）系统110KV母线电压满意常调压要求。

（3）系统110kV母线短路电流标幺值为20（SB=100MVA）。

（4）35kV和10kV对端无电源

（5）.环境条件：年最高温度：40℃年最低温度：-25℃年平均温度

20℃

土壤电阻率ρ<400欧米

当地雷暴日35日/年

1.2主接线的设计原则

（1）.考虑变电所在电力系统中的地位和作用

变电所在电力系统中的地位和作用是打算主接线的主要因素。变电所是枢纽变电所、地区变电所、终端变电所、企业变电所还是分支变电所，由于它们在电力系统中的地位和作用不同，对主接线的牢靠性、敏捷性、经济性的要求也不同。

（2）.考虑近期和远期的进展规模

变电所主接线设计应依据5~10年电力系统进展规划进行。应依据负荷的大小和分布、负荷增长速度以及地区网络状况和潮流分布，并分析各种可能的运行方式，来确定主接线的形式以及所连接电源数和出线回数。

（3）.考虑负荷的重要性分级和出线回数多少对主接线的影响

对一级负荷，必需有两个独立电源供电，且当一个电源失去后，应保证全部一级负荷不间断供电；对二级负荷，一般要有两个电源供电，且当一个电源失去后，能保证大部分二级负荷供电。三级负荷一般只需一个电源供电。

（4）.考虑主变台数对主接线的影响

变电所主变的容量和台数，对变电所主接线的选择将产生直接的影响。通常对大型变电所，由于其传输容量大，对供电牢靠性要求高，因此，其对主接线的牢靠性、敏捷性的要求也高。而容量小的变电所，其传输容量小，对主接线的牢靠性、敏捷性要求低。

（5）.考虑备用容量的有无和大小对主接线的影响

发、送、变的备用容量是为了保证牢靠的供电，适应负荷突增、设备检修、故障停运状况下的应急要求。电气主接线的设计要依据备用容量的有无而有所不同，例如，当断路器或母线检修时，是否允许线路、变压器停运；当线路故障时允许切除线路、变压器的数量等，都直接影响主接线的形式。

1.3主接线设计的基本要求

依据我国能源部关于《220~500kV变电所设计技术规程》SDJ2—88规定：―变电所的电气主接线应依据该变电所在电力系统中的地位，变电所的规划容量、负荷性质、线路、变压器连接元件总数、设备特点等条件确定。并应综合考虑供电牢靠、运行敏捷、操作检修便利、投资节省和便于过渡或扩建等要求。‖

1.3.1牢靠性

所谓牢靠性是指主接线能牢靠的工作，以保证对用户不间断的供电。衡量牢靠性的客观标准是运行实践。经过长期运行实践的考验，对以往所采纳的主接线，经过优先，现今采纳主接线的类型并不多。主接线的牢靠性是它的各组成元件，包括一、二部分在运行中牢靠性的综合。因此，不仅要考虑一次设备对供电牢靠性的影响，还要考虑继电爱护二次设备的故障对供电牢靠性的影响。同时，牢靠性不是肯定的而是相对的。一种主接线对某些变电所是牢靠的，而对另一些变电所可能是不行靠的。评价主接线牢靠性的标志是。

（1）断路器检修时是否影响供电；

（2）线路、断路器、母线故障和检修时，停运线路的回数和停运时间的长短，以及能否保证对重要用户的供电；

（3）变电所全部停电的可能性；

（4）有些国家以每年用户不停电时间的百分比来表示供电牢靠性，先进的指标都在99.9%以上。

1.3.2敏捷性

主接线的敏捷性有以下几方面要求：

（1）调度要求。可以敏捷的投入和切除变压器、线路，调配电源和负荷；能够满意系统在事故运行方式下、检修方式下以及特别运行方式下的调度要求。

（2）检修要求。可以便利的停运断路器、母线及其继电爱护设备进行平安检修，且不致影响对用户的供电。

（3）扩建要求。随着电力事业的进展，往往需要对已经投运的变电站进行扩建，从变压器直至馈线数均有扩建的可能。所以，在设计主接线时，应留有余地，应能简单地从初期过度到终期接线，使在扩建时，无论一次和二次设备改造量最小。

1.3.3经济性

经济性主要是投资省、占地面积小、年运行费用小、在可能的状况下，应实行一次设计，分期投资、投产，尽快发挥经济效益

2电气主接线的方案及论证

变电所的电气主接线是高压电器设备通过接线组成的汇合安排和输送电能的电路。主接线代表了变电所电气部分的主体结构是电力系统网络结构的重要组成部分。它对电气设备选择,配电装置的布置及运行的牢靠性和经济性等都有重大的影响。本章将先介绍6～220KV高压配电装置的接线分别作以介绍，再结合本次设计的要求选择合适的、经济的主接线。

2.16～110KV主接线

6～110KV高压配电装置的接线分为：

有汇流母线的接线、单母线、单母分段、双母线、双母分段、增设旁路母线或旁路隔离开关等。无汇流母线的接线，变压器-线路单元接线、桥形接线、角形接线等。

6～110KV高压配电装置的接线方式，打算于电压等级及出线回路数。按电压等级的凹凸和回路数的多少，有一个大致的适合范围。

2.1.1单母线接线(如图2-1)

图2-1单母线接线方式

（1）优点

接线简洁清楚、设备少、操作便利；隔离开关仅在检修设备时作隔离电压用，不担当其它任何操作，使误操作的可能性削减；此外，投资少、便于扩建。

（2）、缺点

不够敏捷牢靠，任意元件的故障或检修，均需使整个配电装置停电，单母线可用隔离开关分段，但当一段母线故障时各部回路仍需短时停电，在用隔离开关将故障的母线分开后才能恢复到非故障段的供电。

(3)、适用范围

一般只适用于一台变压器的以下三种状况：

1）6～220KV配电装置的出线回路数不超过5回；

2）35～63KV配电装置的出线回路不超过3回；

3）110～220KV配电装置的出线回路数不超过2回。

2.1.2单母线分段接线(如图2-2)

(1)优点：

1)、用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同段引出两条回路，有两个电源供电；

2）当一段母线发生故障，分段断路器会自动将故障段切除，保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电。

(2)、缺点：

1）当一段母线或母线隔离开关故障或检修时，该段母线的回路都要在检修期间内停电；

2）当出线为双回路时，常使架空线路消失交叉跨越；

3）、扩建时需向两个方向均衡扩建。

(3)、适用范围：

1)、6～10KV配电装置出线回路数为6回及以上时；

2）35～63KV配电装置出线回路数为4～8回时；

3）110～220KV配电装置出线回路数为3～4回时。

图2-2单母线分段接线1234WOQFⅠ

Ⅱ

2.1.3双母线接线(如图2–3)

图2–3双母线接线（TQF-母线联络断路器）

双母线接线，其中一组为工作母线，一组为备用母线，并通过母线联络路断路器并联运行，电源与负荷平均安排在两组母线上，由于母线继电爱护的要求，按一般回路母线连接的方式运行。

留意：在进行倒闸操作时应留意，隔离开关的操作原则是：在等电位下操作应先通后断。如检修工作母线时其操作步骤是：先合上母线断路器TQF两侧的隔离开关，再合上TQF，向备用线充电，这时两组母线等到电位。为保证不中断供电，应先接通备用母线上的隔离开关，再断开工作母线上隔离开关。完成母线转换后，再断开母联断路器TQF及其两侧的隔离开关，即可对原工作母线进行检修。

(1)、优点

1）供电牢靠

通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮番检修一组母线而不致使供电中断,一组母线故障后，能快速恢复供电，检修任一回路的母线隔离开关,只停该回路。

2)调度敏捷

各个电源和各回路负荷可以任意安排到某一组母线上能敏捷地适应系统中各种运行方式调度和潮流变化的需要。

3)扩建便利

向双母线的左右任何一个方向扩建,均不影响两组母线单位电源和负荷均Ⅰ

Ⅱ

TQ

FW

1234

匀安排，不会引起原有回路的停电。当有双回架空线路时，可以挨次布置，以至接线不同的母线段时不会如单母线分段那样导致出线交叉跨越。

4)便于试验当个别回路需要单独进行试验时，可将该回路分开，单独接至一组母线上。

(2)、缺点

1)增加一组母线和使每回路就需要加一组母线隔离开关。

2)当母线故障或检修是隔离开关作为倒换操作电器,简单误操作。为了避开隔离开关误操作,需要隔离开关和断路器之间装设联锁装置。

(3)、适用范围

当出线母线数或母线电源较多,输送和穿越功率较大，母线故障后要求快速恢复供电，系统运行调度对接线的敏捷性有肯定要求时采纳，各级电压采纳的详细条件如下：

1）6～220KV配电装置,当短路电流较大,出线需要带电抗器时；

2）35～63KV配电装置,当出线回路数超过8回路或连接的电源较多负荷较大时；

3）110～220KV配电装置，出线回路数为5回及以上时，或110～220KV配电装置，在系统中居重要地位出线回路在4回路及以上时。

2.1.4双母线分段接线(如图2-4)

图2-4双母线分段接线

220KV进出线回路数较多,双母线需要分段,其分段原则是：

1、当进线回路数为10～14时,在一组母线上用断路器分段；

2、当进线回路数为15回及以上时，两组母线均用断路器分段；

3、在双母线接线中,均装设两台母联兼旁断路器；

4、为了限制220KV母线短路电流或系统解列运行的要求,可依据需要将母线分段。

2.1.5增设旁路母线或旁路隔离开关的接线

为了保证采纳单母线分段或双母线的配电装置,在进出断路器检修时(包括其爱护装置的检修和调试),不中断对用户供电,可增设旁路母线或旁路隔离开关。

(1)旁路母线的三种接线方式

1)、有专用旁路断路器(如图2-5)

进出线断路器检修时，由专用旁路断路器代替,通过旁路母线供电,对双母线的运行设有影响。

图2-5带旁路母线的单母线接线

2)、母线断路器兼作旁路断路器(如图2-6)

图2-6母线断路器兼作旁路断路器

不设专用旁路断路器